Как работает стиральная машина: основные процессы и принципы
Наверное, мало кто задумывался о том, как работает стиральная машина. Однако, эта информация поможет вам действовать правильно, если возникнут поломки. Предлагаем рассмотреть алгоритм работы техники.
Этапы стирки
Работа стиральной машины-автомат основана на самостоятельном проведении всех процессов. Техника полностью контролирует их в соответствии с параметрами, заданными пользователем. Если стиралка не повреждена, все этапы стирки будут налаженными. При появлении сбоев вы можете попробовать устранить их своими силами или обратиться за помощью к опытному специалисту.
Как происходит подготовка к стирке:
- Перед началом стирки необходимо загрузить в барабан грязное белье, предварительно изъяв из карманов мелкие предметы: металлические детали, мелочь, пуговицы.
- В порошкоприемник добавить стиральное средство.
- Выбрать нужную программу стирки.
Рекомендация.
На одежде есть бирка, на которой обычно указывается информация, при какой температуре и в каком режиме стирать вещь. Не пренебрегайте этим правилом.
На одежде есть бирка, на которой обычно указывается информация, при какой температуре и в каком режиме стирать вещь. Не пренебрегайте этим правилом.- Включить кнопку «Пуск».
Вот и все. Процесс стирки запущен, осталось только дождаться окончания цикла.
Важно! Перед тем, как загрузить белье в стиралку, необходимо отсортировать вещи: по типу ткани, цвету и степени загрязнения. Такой метод гарантирует лучшее качество стирки и снижает риск разрыва или смятия вещей.
Что происходит во время стирки
Вы выставили все заданные параметры, и вам не нужно участвовать в дальнейшем процессе. Машинка самостоятельно набирает воду и стирает грязное белье. Порошкоприемник омывается водой, и средство попадает в барабан. При достаточном количестве воды, ТЭН нагревает ее до нужной температуры – начинается основная стирка. Начинает крутиться барабан, а вещи вращаются в мыльном растворе, что позволяет удалить все загрязнения.
Принцип работы стиральной машины
На рынке бытовой техники представлено два вида стиральных машин: фронтальные и вертикальные.
Разберем, как функционируют детали в машинах каждого типа.
Для чего в стиралке барабан
В стиральной машине важной деталью, да и самим центром техники, выступает барабан, предназначенный для загрузки грязного белья. Когда устанавливается программа, и пользователь запускает машинку, барабан начинает круговые движения, белье опускается в воду, которая проникает сквозь множество маленьких отверстий. Попадая в порошкоприемник, стиральное средство смешивается с водой, образуя мыльный раствор. Вещи в нем стираются механическим способом. Процесс подобен ручной стирке, только машинный способ не требует никаких действий с вашей стороны.
Важно! В барабане не должно быть посторонних металлических деталей и прочего. Если в машинку попадет инородный предмет, он может повредить барабан. Ремонт обойдется вам в немалую сумму.
Как бак влияет на работу машинки
Бак – это важная деталь в стиралке, которая располагается вокруг барабана. В разных моделях машинок установлены баки из эмалированной или нержавеющей стали, а также из пластика.
Бак предназначен для сбора воды, в то время как барабан – это активно вращающая часть, необходимая для движения белья. Таков принцип работы стиральной машины-автомат при стирке.
СМА фронтального типа ориентированы на загрузку белья через боковой люк. В вертикальные машинки вещи помещаются через верхнюю крышку.
Интересно! По статистике, наиболее долговечными считаются баки, изготовленные из нержавейки. При бережном использовании, соблюдении всех правил и регулярном уходе, машинка с нержавеющим баком прослужит долгие годы.
Полоскание белья и система слива
Суть полоскания – в вымывании моющих средств.
Если вы чувствительны к «химии», выбирайте функцию дополнительного полоскания.
Каков же принцип работы машинки во время полоскания белья?
- Программатор подает сигнал сливному насосу для откачки грязной, мыльной отработанной воды.
- Отработанная вода полностью уходит из бака.
- Полоскание начинается с набора чистой воды, но при этом не добавляется порошок.
- Вода начинает поступать в бак, а барабан вращается.
- Когда полоскание заканчивается, вода покидает бак через систему слива.
Отжим
Схема работы стиральной машины-автомат в процессе отжима предельно простая:
- Барабан начинает выполнять вращательные действия на предельно высокой скорости.
- Белье прилегает к стенкам барабана благодаря центробежной силе.
- Выходящая из белья вода стекает в бак сквозь отверстия барабана.
- Помпа откачивает воду в канализацию.
Важно! Скорость отжима регулируется числом оборотов барабана. Хотите достать белье сухим? Устанавливайте максимальную отметку.
Отжим – шумный и активный процесс. Большие камни в корпусе СМА (противовесы) гасят вибрации во время отжима. В зависимости от выбора программы, может колебаться и скорость отжима: обычно от 200 до 1200 оборотов. К примеру, выбрав стирку деликатных вещей, вы увидите, что отжим выставлен на небольшие обороты или отключен.
Стирка окончена
Когда все описанные выше этапы стирки пройдены, и сработала функция отжима, можно считать процесс стирки завершенным. Перед этим барабан несколько раз вращается для равномерного распределения белья. Остановка машинки оповещает пользователя о том, что стирка окончена. Открывайте люк только после нажатия клавиши «ВЫКЛ».
Важно! Если у вас не получается открыть дверцу, подождите несколько минут, чтобы разблокировался замок люка.
Предлагаем посмотреть интересное видео:
Несколько полезных советов
Если у вас еще нет дома стиральной машинки, при покупке обратите внимание на такие моменты:
- Посмотрите на материал, из которого изготовлен барабан. Стиралки с нержавеющим барабаном считаются надежнее.
- Интересуйтесь, какова максимальная скорость вращения барабана.
- Уточните, есть ли в машинке функция сушки и полоскания.
- Обратите внимание на объём барабана и перечень программ.
Стиралки с нержавеющим барабаном считаются надежнее.Если говорить о том, как должна работать стиральная машина автомат, то все достаточно просто. Все процессы стирки задает пользователь, выбирая режим, температуру, скорость отжима. В целом цепь стирки такая:
- Загрузка средств в кюветку.
- Загрузка белья.
- Выбор программы (или параметров стирки).
- Запуск цикла стирки.
- Забор воды.
- Если требуется, подогрев воды.
- Стирка.
- Слив воды.
- Полоскание.
- Слив воды.
- Отжим.
В итоге вы получаете чистые и практически сухие вещи.
Как работает стиральная машина автомат – основные принципы
Современная бытовая техника необходима для того, чтобы сделать наш быт проще. Она помогает высвободить многие часы нашей жизни и посвятить их тем делам, которые нам больше нравятся.
Так же она позволяет нам больше отдыхать. Но далеко не каждый человек интересовался тем, как работает наша техника. Не разбирался в основополагающих принципах ее функционирования. Кстати, эти принципы могут быть довольно интересны. И если вам кажутся любопытными различные технические новинки, которые привнес в нашу повседневную жизнь прогресс, то и эта статья вам тоже понравится.
Возможно, вы еще застали те времена, когда белье стирали своими руками. Затем полоскали его дважды. Сначала в теплой, а потом в холодной воде. После этого отжимали и развешивали сушиться. Это требовало немало времени и силовых затрат.
То ли дело сейчас! В наше время для того, чтобы получить идеально чистое и приятно пахнущее белье достаточно положить его в бак и задать ражим стирки. И через некоторое время можно уже доставать! Еще несколько десятков лет назад такая стирка могла показаться волшебством! А сейчас это обычное явление. И так, давайте перейдем к принципам стирки.
Как работает стиральная машина?
Стиральные машины бывают фронтальной и вертикальной загрузки.
Все они работают от электричества. Центр стиральной машины – это ее барабан. В него мы закидываем грязное белье. Во время стирки он крутится. За счет этого стираемое белье оно опускается в воду. Вода с легкостью попадает внутрь барабана, так как в нем находится множество мелких дырочек. Когда люк закрыт, та ее часть, где происходит стирка, герметична. И если машинка исправно, то влага не может попасть наружу.
Сама стирка не имеет каких-то особых секретов или уловок. Все происходит достаточно просто.
Вещи оказываются в воде, в которой растворен стиральный порошок. Затем барабан вращается, и белье механическим способом очищается, взаимодействуя с получившимся раствором. После того, как основной этап стирки закончен, загрязненная вода сливается и происходит полоскание, а затем, отжим. Так же в некоторых машинках есть функция сушки, которая позволяет не развешивать белье, а доставать уже сухое.
За барабаном машинки расположен бак. Он и является основным вместилищем воды.
Барабан же выступает в роли активной вращающейся части, которая придает движение белью. За счет этого и происходит стирка.
В машинках с горизонтальной (фронтальной) загрузкой белье помещается в отверстие люка, расположенное в передней части корпуса. Такой тип самый распространенный в России и Европе. В Америке и многих странах Азии чаще используются стиральные машины с вертикальной загрузкой. Строение последних несколько отличается. Белье в них помещается сверху.
Бак и барабан машинки, по сути, являются основными предметами, непосредственно участвующими в процессе стирки. Но кроме них, есть и другие не менее важные детали. К примеру, ТЭН, он же нагревательный элемент, доводит воду до необходимой температуры. А чтобы контролировать нагрев, задействован термостат. Он измеряет температуру и сообщает, когда нужно прекратить нагревание. Есть так же и системы подачи и вывода воды. Они имеют клапаны, которые позволяют попадать жидкости внутрь тогда, когда это необходимо. И удаляют ее из бака тогда, когда она уже не нужна.
Для обеспечения слива воды работает сливной насос (помпа). А присматривает за тем, чтобы все было в порядке электронный модуль управления.
Этапы стирки белья
Стиральная машина автомат – это бытовая техника, которая может самостоятельно проводить все процессы стирки от начала до конца. Она полностью контролирует свою работу в соответствии с заданными программой параметрами. И если она исправна, то все этапы стирки будет проходить четко и гладко. А если появятся сбои, значит, пришла пора вызвать мастера или разобраться с ними своими силами. Благо для этого есть наш сайт MashMaster.ru. Он поможет справиться со многими поломками самостоятельно.
Стирка начинается с загрузки. На всякий случай, напомним вам, что перед тем, как загружать белье, необходимо вынуть все из карманов. Далее засыпается стиральный порошок. Его необходимо поместить в специальное отделение дозатора. Потом включаете вилку в розетку (кстати, это можно сделать и раньше).
Затем убедитесь, что вода не перекрыта. Выберите необходимый режим стирки и запустите ее.
Машина руководствуется заданными параметрами и без вашего участия начинает набирать воду и стирать. Так же в процессе омывается дозатор. И порошок попадает в отсек с бельем и водой. Термостат позволяет включиться ТЭНу и нагреть воду до необходимой температуры. И когда воды в баке достаточно и она достигла необходимого нагрева, начинается основная стирка. В ходе нее барабан крутиться, перемещая белье в растворе воды и порошка.
Получившийся раствор вместе с вращением барабана удаляет с вещей загрязнения. Затем происходит открытие специального клапана, подключается сливной насос и вода вытекает из бака. Когда вода вытекла, открывается клапан подачи воды. И свежая чистая вода наполняет бак.
После того, как она достигнет необходимого количества, которое, кстати, отслеживается датчиком уровня, запускается полоскание. Полоскание повторяется несколько раз. И когда уже пройдено необходимое количество повторов, запускается отжим.
Во время отжима барабан машинки усиленно вращается. А вода уходит через отверстие барабана в бак. И уже из бака она выкачивается сливным насосом.
В некоторых моделях стиральных машин предусмотрена функция сушки. Она то и происходит после отжима. Если же данная опция не предусмотрена в вашей машинке или просто отключена, то после отжима стирка закончена. И вы можете достать белье тогда, когда блокировка люка позволит. Обычно это происходит в течении трех минут после окончания стирки.
Принцип работы машинки на видео
- Поделитесь своим мнением — оставьте комментарий
Обучение простым машинам
Обучение простым машинамОбщие сведения о простых машинах:
Машина — это устройство, которое работает.
Большинство машин состоит из
ряд элементов, таких как шестерни и шариковые подшипники, которые работают вместе в
сложный способ. Тем не менее, какими бы сложными они ни были, все машины
каким-то образом основанный на шести типах простых машин. Эти шесть типов машин
рычаг, колесо и ось, шкив, наклонная плоскость, клин,
и винт.
Принципы простых машин:
Машины просто передают механическую работу от одной части устройства к другой части. Машина производит силу и управляет направлением и движением силы, но она не может создавать энергию. Способность машины выполнять работу измеряется двумя факторами. Это (1) механическое преимущество и (2) эффективность.
Механическое преимущество. В машинах, которые передают только механическую энергию, отношение силы, прилагаемой машиной, к силе, приложенной к машине, известно как механическое преимущество. При механическом преимуществе расстояние, на которое будет перемещаться груз, будет лишь частью расстояния, на которое будет приложено усилие.
Эффективность. Эффективность машины – это отношение между работой, которую она производит, и работой, вложенной в нее. Хотя трение можно уменьшить, смазывая маслом любые скользящие или вращающиеся детали, все машины производят некоторое трение. Рычаг имеет высокий КПД за счет того, что имеет малое внутреннее сопротивление. Работа, которую он производит, почти равна работе, которую он получает, потому что энергия, израсходованная на трение, очень мала. С другой стороны, а-шкив может быть относительно неэффективным из-за значительно большего внутреннего трения. Простые машины всегда имеют КПД менее 1,0 из-за внутреннего трения.
Энергосбережение. Если на мгновение пренебречь потерями энергии из-за трения, работа, совершаемая простой машиной, аналогична работе, совершаемой машиной для выполнения какой-либо задачи.
Рычаг. Рычаг представляет собой стержень, опирающийся на ось. Сила (усилие), приложенная в одной точке, передается через точку опоры (точку опоры) в другую точку, которая перемещает объект (груз).
Идеальное механическое преимущество (IMA) рычага без учета внутреннего трения зависит от отношения длины плеча рычага, к которому прикладывается сила, к длине рычага, поднимающего груз. IMA рычага может быть меньше или больше 1 в зависимости от класса рычага. Различают три класса рычагов в зависимости от относительные положения прилагаемого усилия, нагрузки, и точка опоры.
- Рычаги первого рода имеют точку опоры, расположенную между нагрузкой и усилием ( L FE). Если оба плеча рычага имеют одинаковую длину, усилие должно быть равно нагрузке. Чтобы поднять 10 фунтов, необходимо приложить усилие в 10 фунтов. Если рычаг усилия длиннее рычага нагрузки, как в случае с ломом, рука, прилагающая усилие, перемещается дальше, и усилие меньше нагрузки. СОЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕКСТ. Качели, ломы и балансиры с равными плечами являются примерами первоклассных рычагов; ножницы — это двойной рычаг первого класса.
- Рычаги второго рода имеют нагрузку, расположенную между точкой опоры и усилием (F Л Е). Как и в тачке, ось колеса является точкой опоры, рукоятки обозначают положение приложения усилия, а груз размещается между руками и осью. Руки, прилагающие усилие, проходят большее расстояние и меньше нагрузки. СОЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕКСТ: Помимо тачки, монтировка представляет собой рычаг второго рода. Щелкунчик – это двойной рычаг этого класса.
- Рычаги третьего рода имеют усилие, расположенное между грузом и точкой опоры (FE л ). Рука, прилагающая усилие, всегда перемещается на более короткое расстояние и должна быть больше, чем нагрузка. СОЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕКСТ. Предплечье — это рычаг третьего рода. Рука, удерживающая вес, поднимается двуглавой мышцей плеча, прикрепленного к предплечью около локтя. Локтевой сустав является точкой опоры.
Если рычаг усилия длиннее рычага нагрузки, как в случае с ломом, рука, прилагающая усилие, перемещается дальше, и усилие меньше нагрузки. СОЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕКСТ. Качели, ломы и балансиры с равными плечами являются примерами первоклассных рычагов; ножницы — это двойной рычаг первого класса.
Рука, удерживающая вес, поднимается двуглавой мышцей плеча, прикрепленного к предплечью около локтя. Локтевой сустав является точкой опоры.
- Составные рычаги объединяют два или более рычага, обычно для уменьшения усилия. Применяя принцип составного рычага, человек мог использовать вес одной руки, чтобы уравновесить груз весом в тонну.
- Закон равновесия
Рычаг находится в равновесии, когда усилие и нагрузка уравновешивают друг друга; то есть сумма крутящих моментов (сила, умноженная на плечо рычага) равна нулю. Усилие, умноженное на длину нагрузочного плеча, равно произведению нагрузки на длину нагрузочного плеча.
Колесо и ось. Колесо и ось по существу модифицированы рычаг, но он может перемещать груз дальше, чем рычаг. Центр оси служит опорой.
Идеальным механическим преимуществом (IMA) колеса и оси является отношение радиусов.
Если усилие приложено к большому радиусу, механическое преимущество равно R/r, которое будет больше единицы; если усилие приложено к маленькому радиусу, механическое преимущество все равно R/r, но оно будет меньше 1.
Шкив. Шкив – это колесо, по которому продет канат или ремень. Это также форма колеса и оси. Шкивы часто соединяются между собой в для получения значительного механического преимущества.
Идеальное механическое преимущество (IMA) шкива напрямую зависит от количества поддерживающих струн, N.
Наклонная плоскость. Наклонная плоскость представляет собой простое устройство, вообще на машину не похож. Механическое преимущество увеличивается по мере увеличения угол наклона уменьшается. Но тогда груз придется перемещать на большую расстояние.
Идеальным механическим преимуществом (IMA) наклонной плоскости является длина наклона, деленная на вертикальный подъем, так называемое отношение пробега к подъему.
Механическое преимущество увеличивается по мере уменьшения наклона склона, но тогда груз придется перемещать на большее расстояние. Опять же, работа на равных работает в полностью эффективной системе. Трение будет большим, если предметы будут скользить по поверхности наклонной плоскости. Эффективность можно повысить за счет использования роликов в сочетании с наклонной плоскостью.
Клин. Клин является приспособлением наклонной плоскости. Это может использоваться для подъема тяжелого груза на небольшое расстояние или для раскалывания бревна.
Идеальное механическое преимущество (IMA) клина зависит от угла наклона тонкого конца. Чем меньше угол, тем меньшая сила требуется для перемещения клина на заданное расстояние, скажем, через бревно. В то же время количество расщеплений уменьшается при меньших углах.
Винт. Винт на самом деле представляет собой наклонную плоскость, обернутую
спираль вокруг вала.
Винтовой домкрат сочетает в себе полезность винта и
рычаг. Рычаг используется для поворота винта.
Идеальное механическое преимущество (IMA) винта в идеале представляет собой отношение длины окружности винта к расстоянию, которое он продвигает за каждый оборот. Крепежные винты, проходящие через гайку, могут быть относительно эффективными. Шурупы по дереву, как правило, не эффективны на 100%, поскольку значительное количество энергии теряется на трение и перемещение материи. Винтовой домкрат, такой как те, которые используются для подъема домов и других построек, сочетает в себе полезность винта и рычага. Рычаг используется для поворота винта. Механическое преимущество винтового домкрата довольно велико.
Простая машинная задача | Национальное географическое общество
Учащимся предлагается, используя предметы повседневного обихода, создать простые машины для выполнения определенных задач.
Классы
2–8
Предметы
Физика
Содержание
5 Изображения
Обзор
Ученикам предлагается с помощью повседневных предметов создавать простые машины для выполнения простых задач.
Здесь перечислены логотипы программ или партнеров NG Education, которые предоставили или предоставили контент на этой странице.
Программа
Указания
1. Познакомить с идеей, что простые машины облегчают работу.
Скажите классу, что определение работы, используемое в науке, может отличаться от того, что большинство людей считает работой. Работу можно определить как силу, умноженную на расстояние (Работа = Сила х Расстояние). Попросите учащегося переложить книгу с одного стола на другой . Спросите: Это произведение по научному определению? (Да, это работа.) Вы применяете силу на определенном расстоянии.
Спросите: Является ли выполнение домашней работы работой по этому определению? (Нет, домашнее задание — это не работа.) Толкать книгу по столу — это работа, потому что вы прикладываете силу (толчок) к книге на определенное расстояние (длина стола). Вы никуда не толкаете домашнюю работу.
Представьте, что вы хотите, чтобы тот же объем работы выполнялся с меньшими усилиями. В этом примере это означает, что вы по-прежнему хотите, чтобы книга переместилась с одной стороны стола на другую, но вы не хотите давить так сильно. Если вы приложите вдвое меньшее усилие, чтобы толкнуть книгу, то вам придется толкнуть книгу в два раза дальше, чтобы выполнить тот же объем работы. Или вы можете использовать простую машину, чтобы компенсировать разницу в силе, которую вы прикладываете. Объясните, что люди часто используют простые механизмы, чтобы облегчить работу.
Познакомьте класс с названиями различных простых механизмов и покажите им изображения каждого из фотогалереи «Простые механизмы»: рычаги, колесо и ось, шкивы, винты и наклонные плоскости.
Скажите классу, что простые машины облегчают работу, увеличивая механическое преимущество. Скажите учащимся, что примером механического преимущества является использование когтя молотка для извлечения гвоздя. Небольшое усилие, приложенное к ручке молотка, создает большее усилие на конце молотка, что позволяет удалять застрявшие гвозди.
Объясните, что сложные механизмы, такие как роботы и автомобили, состоят из комбинаций простых механизмов и других частей. Роботы — это сложные машины, состоящие из множества простых машин. Некоторыми примерами простых машин, которые используются в конструкции роботов, являются колеса и оси для обеспечения мобильности, позволяющие роботам перемещаться с места на место, и руки роботов, которые представляют собой рычаги, позволяющие им манипулировать объектами.
Объясните, что учащиеся будут проводить простые эксперименты с простыми машинами, а затем использовать эти простые машины для решения задач.
2.
Продемонстрируйте, как работают рычаги.
Соберите рычаг, приклеив маркер параллельно краю стола. Оторвите кусок малярной ленты, сделайте петлю и прикрепите к концу линейки. Поместите линейку на маркер в центральной точке, как качели, а затем плотно прижмите теннисный мяч к ленте. Пригласите студента-добровольца продемонстрировать рычаг; сначала попросите ученика осторожно поднять мяч, прикладывая силу к концу рычага (линейке), противоположному мячу. Во-вторых, попросите ученика переместить рычаг (линейку) так, чтобы мяч находился как можно ближе к точке опоры (маркеру). Попросите ученика снова нажать на рычаг, чтобы поднять мяч. Наконец, переместите рычаг (линейку) так, чтобы шарик находился как можно дальше от точки опоры (маркера), оставляя при этом часть рычага (линейки) нажатой. Попросите ученика снова нажать на рычаг, чтобы поднять мяч. Фотография каждой ситуации с рычагом доступна в фотогалерее Simple Machines Demonstrations.
Обсудите, что видел класс и что наблюдал доброволец.
Спросите: При какой конфигурации рычага легче всего поднять мяч? При какой конфигурации рычага было труднее всего поднять мяч? Какая конфигурация рычага переместила мяч дальше всего от исходного положения? Как рычаг обеспечивает механическое преимущество при перемещении мяча?
3. Учащиеся выполняют задание, используя рычаги.
Введите испытание с рычагом. Объясните, что каждая группа будет пытаться переместить теннисный мяч со стола в центр рулона малярной ленты на разное расстояние. Познакомить с правилами. Руки нельзя использовать для перемещения мяча к воротам, но можно использовать руки для установки мяча на рычаг и управления рычагом. Ничто не может быть использовано для крепления шара к рычагу. Маркер нельзя отодвигать от края стола. Рулон малярной ленты нельзя перемещать без указания учителя. Победителем станет группа, которая переместит шарик в центр рулона изоленты с трех разных расстояний с наименьшим количеством попыток.:watermark(,-1,-1,0,15,none)/1e3f52761e74d5c.ru.s.siteapi.org/img/75ea3f02788fe79e377c76f351dd5ff540b64b1e.png)
Разделите класс на группы по 2-4 человека. Раздайте каждой группе следующие предметы: теннисный мяч, жесткую линейку, цилиндрический маркер и рулон малярной ленты. Попросите учеников приклеить маркер параллельно краю парты или стола, как это было продемонстрировано ранее учителем. Теперь попросите группы отмерить 24 см (9,5 дюйма) от маркера и положить край рулона малярной ленты на бок в этой точке.
Дайте группам несколько минут для совместной работы над различными идеями по забиванию мяча в ворота. Затем дайте пять минут на исследования и эксперименты. Попросите учащихся записать расстояние 24 см (9,5 дюйма) в свой журнал и начертить конфигурацию рычага, которая лучше всего работает на этом расстоянии, непосредственно под числом. Выполните те же действия на расстоянии 15 см (6 дюймов) и 5 см (2 дюйма). Наконец, учитель наблюдает, как группы демонстрируют свои конфигурации рычагов на разных расстояниях. Побеждает группа с наименьшим количеством попыток после прохождения всех трех дистанций.
4. Учащиеся знакомятся со шкивом с помощью демонстрации.
Расскажите классу, что шкивы облегчают работу, уменьшая усилие, необходимое для подъема предмета. Попросите учащегося поднять кувшин с молоком, наполненный водой, одной рукой. Затем попросите еще двух учеников держать ручку метлы на уровне плеч между собой. Теперь привяжите тонкую веревку к ручке кувшина и оставьте его на полу. Попросите ученика, который раньше поднимал кувшин, натянуть веревку на метлу и потянуть вниз конец веревки, чтобы поднять кувшин. Попросите студента описать разницу между двумя событиями. Теперь отвяжите веревку от кувшина и привяжите один конец веревки к метле. Пусть два ученика продолжают держать метлу на уровне плеч, а другой доброволец продевает свободный конец веревки через ручку кувшина, а затем обратно через метлу. Попросите того же ученика потянуть за конец веревки, чтобы поднять кувшин. Попросите студента описать различия в трех опытах.
Фото второй и третьей ситуаций доступны в фотогалерее Simple Machines Demonstrations.
5. Учащиеся выполняют задание, используя блоки.
Представьте испытание со шкивом. Каждая группа будет поднимать металлические предметы с пола, используя разработанную ими систему шкивов. Познакомить с правилами. В дизайне могут быть использованы только предоставленные материалы. Руки нельзя использовать для захвата предметов. Предмет, поднятый в воздух на высоту не менее 10 см (4 дюйма), можно снять со шкива руками. В конструкции должно быть не менее двух катушек. Разрешается использовать ленту не более 15 см (6 дюймов). Часть системы шкивов может быть прикреплена скотчем к неподвижному объекту, например к столу.
Разделите класс на группы по 2-4 человека. Раздайте каждой группе следующие предметы: три пластиковые катушки; метр (3,2 фута) веревки; 1¼-дюймовый магнит для пончиков; различные мелкие металлические предметы, например скрепки; изоляционная лента; и три карандаша.
Дайте группам время для совместной работы над различными идеями конструкции шкива. Затем дайте пять-десять минут на исследование и эксперименты с материалами. Предложите учащимся сделать наброски идей в своем дневнике. В заключение каждая группа продемонстрирует учителю наиболее удачную систему блоков, разработанную группой.
6. Учащиеся знакомятся с колесом и осью.
Скажите учащимся, что колесо и ось используют вращательное движение для облегчения работы. Когда усилие прикладывается к колесу, оно вызывает движение в оси, а когда оно прикладывается к оси, оно вызывает движение в колесе. Попросите учащегося взяться за узкий конец воронки и прокатить им широкий конец воронки по столу . Спросите: Это пример приложения усилия к оси или к колесу? (Усилие, приложенное к оси.) Затем пусть учащийся прикрепит конец веревки длиной 1 м (3,2 фута) к узкому концу воронки. Теперь попросите ученика повернуть воронку круговыми движениями, используя большой конец воронки.
Спросите: Это пример приложения усилия к оси или колесу? (Усилие, приложенное к колесу.)
7. Учащиеся применяют знания о колесе и оси, чтобы выполнить задание.
Представьте испытание «Колесо и ось». Каждая группа попытается переместить теннисный мяч на 3 метра (примерно 10 футов), используя конструкцию, включающую колесо и ось. Познакомить с правилами. Можно использовать только предоставленные материалы. К мячу нельзя прикасаться после того, как он начал движение. Колесо и ось должны быть основным механизмом, с помощью которого достигается движение мяча.
Разделите класс на группы по 2-4 человека. Раздайте каждой группе следующие предметы: два листа картона, примерно 57 г (2 унции) глины для лепки, две питьевые соломинки, 30 см (12 дюймов) малярного скотча и 30 см (12 дюймов) веревки. Дайте группам время для совместной работы над различными идеями перемещения мяча. Затем дайте десять минут на исследования и эксперименты.
Предложите учащимся делать наброски идей в своих дневниках. Когда все группы будут готовы, они будут соревноваться, какая конструкция сможет переместить мяч на наибольшее расстояние. Дайте группам пять минут на то, чтобы перестроить или отремонтировать свои автомобили после первого теста, а затем протестируйте второй раз.
8. С помощью простых машин учащиеся сконструируют робота на бумаге.
Попросите класс представить, как простые механизмы, с которыми они экспериментировали, можно использовать для создания различных рабочих частей робота. Задайте следующие вопросы: Как можно использовать рычаг? (Возможно, как часть руки или ноги.) Как насчет шкива? (Его можно использовать для управления захватом на руке робота.) А как насчет колеса и оси? (Его можно использовать как часть модуля мобильности.) Попросите учащихся создать чертежи своих собственных роботов, включая все простые механизмы, с которыми они экспериментировали в классе.
Модификация
Для старших классов включите способы расчета работы путем измерения силы и записи расстояния. Предложите учащимся составить текстовые задачи, которые должны быть решены одноклассниками, включающие использование силы и расстояния для подсчета объема проделанной работы. Студенты могут практиковаться в решении уравнений, представленных их одноклассниками. Чтобы сделать это занятие межпредметным, попросите учащихся создать эти задачи и связать их с историческим или текущим событием. Например, сколько работы потребуется, чтобы переместить один из блоков, используемых при строительстве Великой пирамиды, из точки А в точку Б?
Модификация
Если ресурсы ограничены, каждой группе может быть назначена одна машина для экспериментов, а затем отчет о своих выводах классу. Перечисленные объекты могут быть заменены другими объектами, если они работают аналогичным образом.
Модификация
Старшие школьники могут построить некоторые из простых машин самостоятельно, или обзор каждого типа простой машины может быть сокращен.
Неформальная оценка
Соберите чертежи студенческих роботов, чтобы убедиться, что все необходимые простые механизмы включены и правильно применены.
Расширение обучения
Предложите учащимся найти в классе примеры рычагов, шкивов, колеса и оси. Некоторыми распространенными примерами рычагов являются ножницы, дырокол и смыв на унитазе в ванной. Типичные примеры шкивов включают подъемный механизм на жалюзи и механизм, используемый для подъема флага на флагштоке. Неожиданными примерами колеса и оси являются диспенсеры для ленты, дверные ручки и внутренние устройства точилок для карандашей. Более распространенными примерами колеса и оси являются колеса тележек и лопастной механизм вентиляторов.
Предложите учащимся рассказать о случаях, когда они использовали рычаги, шкивы и/или колесо и ось для выполнения работы.
Цели
Предметы и дисциплины
- Физика
Цели обучения
Студенты будут:
- Понять, как простые машины облегчают работу
- Используйте простые машины для решения задач
- Поймите, что простые машины можно комбинировать для создания более сложных машин
Подход к обучению
- Обучение использованию
Методы обучения
- Демонстрации
- Открытие обучения
- Практическое обучение
Обзор навыков
Это задание нацелено на следующие навыки:
- Результаты студентов 21 века
- Обучение и инновационные навыки
- Критическое мышление и решение проблем
- Обучение и инновационные навыки
- Навыки критического мышления
- Анализ
- Применение
- Создание
- Оценка
- Вспоминая
- Понимание
- Научная и инженерная практика
- Анализ и интерпретация данных
- Задавать вопросы (для науки) и формулировать проблемы (для техники)
- Построение объяснений (для науки) и разработка решений (для инженерии)
- Разработка и использование моделей
- Получение, оценка и передача информации
- Планирование и проведение расследований
- Использование математики и вычислительного мышления
Национальные стандарты, принципы и практика
Национальные стандарты научного образования
- • (5–8) Стандарт A-1:
- Способности, необходимые для научных исследований
- • (5–8) Стандарт A-2:
- Понимание научных исследований
- • (5-8) Стандарт B-2:
- Движения и силы
- • (К-4) Стандарт А-1:
- Способности, необходимые для научных исследований
- • (K-4) Стандарт A-2 :
- Понимание научных исследований
- • (К-4) Стандарт В-2:
- Положение и движение объектов
- • (K-4) Стандарт E-2:
- Понимание науки и техники
Научные стандарты нового поколения
- • Технический проект:
- 3-5-ETS1-2. Создавайте и сравнивайте несколько возможных решений проблемы, исходя из того, насколько хорошо каждое из них соответствует критериям и ограничениям проблемы.
- • Технический проект:
- 3-5-ETS1-1. Определите простую задачу проектирования, отражающую потребность или желание, которая включает определенные критерии успеха и ограничения по материалам, времени или стоимости.
- • Технический проект:
- МС-ETS1-1. Определить критерии и ограничения проблемы проектирования с достаточной точностью, чтобы гарантировать успешное решение, принимая во внимание соответствующие научные принципы и потенциальное воздействие на людей и природную среду, которое может ограничить возможные решения.
- • Технический проект:
- МС-ETS1-2. Оцените конкурирующие проектные решения, используя систематический процесс, чтобы определить, насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям проблемы.
- • Технический проект:
- МС-ETS1-3. Проанализируйте данные тестов, чтобы определить сходства и различия между несколькими проектными решениями, чтобы определить лучшие характеристики каждого из них, которые можно объединить в новое решение, чтобы лучше соответствовать критериям успеха.
- • Технический проект:
- 3-5-ETS1-3. Планируйте и проводите честные тесты, в которых контролируются переменные и учитываются точки отказа, чтобы определить аспекты модели или прототипа, которые можно улучшить.
- • Технический проект:
- МС-ETS1-4. Разработайте модель для генерации данных для итеративного тестирования и модификации предлагаемого объекта, инструмента или процесса, чтобы можно было достичь оптимального дизайна.
- • Движение и устойчивость: силы и взаимодействия:
- МС-ПС2-2. Спланируйте исследование, чтобы предоставить доказательства того, что изменение движения объекта зависит от суммы сил, действующих на объект, и массы объекта.
- • Движение и устойчивость: силы и взаимодействия:
- 3-ПС2-1. Спланируйте и проведите расследование, чтобы предоставить доказательства воздействия объекта.
- • Движение и устойчивость: силы и взаимодействия:
- 3-ПС2-2. Проведите наблюдения и/или измерения движения объекта, чтобы получить доказательства того, что шаблон можно использовать для предсказания движения в будущем.
Создавайте и сравнивайте несколько возможных решений проблемы, исходя из того, насколько хорошо каждое из них соответствует критериям и ограничениям проблемы.
Спланируйте исследование, чтобы предоставить доказательства того, что изменение движения объекта зависит от суммы сил, действующих на объект, и массы объекта.Подготовка
Что вам понадобится
Материалы, которые вы предоставляете
- Маркеры
- Пластилин для лепки
- Метла или толстая деревянная палка
- Бумага для карточек
- Магниты для пончиков
- Пустые катушки (3 на группу)
- Ручки
- Журнал или бумага
- Большая круглая воронка
- Малярная лента
- Кувшин для молока с водой
- Жесткие линейки
- Круглые карандаши
- Мелкие металлические предметы, такие как скрепки
- соломинки
- Теннисные мячи
- Тонкая веревка
- Строка
Требуемая технология
- Доступ в Интернет: Требуется
Физическое пространство
- Класс
Настройка
Обустройте класс так, чтобы учащимся было удобно работать в группах по 4–5 человек.
Выделите место, например коридор, для проверки колес и осей.
Группировка
- Обучение в больших группах
Предыстория и словарный запас
Исходная информация
Простые машины облегчают работу тремя способами: увеличивая расстояние, на котором действует сила, изменяя направление прилагаемой силы или умножая силу на скорость приложенной энергии.
Колесо и ось — это машина, в которой колесо прикреплено к центральной оси. Это означает, что если вращается колесо, то должна вращаться и ось, а если вращается ось, то должно вращаться и колесо. Поворот колеса на большее расстояние приводит к более короткому и более мощному движению оси. Поворот оси на меньшее расстояние перемещает колесо на большее расстояние.
Одиночный шкив меняет направление приложения силы на противоположное, но не облегчает работу. Если два или более шкива используются вместе, они позволяют поднимать груз с меньшим усилием, но расстояние, которое должен пройти конец каната, чтобы поднять груз, больше, чем расстояние, которое должен пройти груз.
Наклонная плоскость дает преимущество за счет изменения направления приложения силы и увеличения расстояния, которое необходимо пройти, чтобы выполнить работу. Клин — это разновидность наклонной плоскости, которая работает по-другому, концентрируя силу на меньшей площади.
Винт — это механизм, который можно описать как наклонную плоскость, навитую по спирали вокруг цилиндра. Когда вы поворачиваете винт, он преобразует вращательное движение в движение вперед или назад.
Рычаг состоит из плоской жесткой плоскости или стержня, который использует точку опоры в качестве точки поворота. Сила, приложенная к концу рычага, приводит к движению в противоположном направлении на другом конце. Расположение точки опоры определяет, будет ли рычаг умножать силу или расстояние.
Предыдущие знания
[]Рекомендуемая предыдущая деятельность
- Нет
